Prerequisites for commercialization of tube granulator for fly ash
Rönkä, Jappo (2016)
Diplomityö
Rönkä, Jappo
2016
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201603168767
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201603168767
Tiivistelmä
A large amount of fly ash is produced in power plants and a big fraction of it ends up as waste to landfills. Disposal of fly ash to landfills is expensive for power plants due to for example waste taxation. However fly ash can utilized in different applications. Possibility of utilizing fly ash can be increased by granulation which also removes the dustiness problems of ash.
This Thesis deals with the prerequisites for commercialization of a new granulation technique, tube granulation. Tube granulation technique utilizes water, calcium oxide in fly ash plus carbon dioxide and heat from flue gas. This Thesis determines the necessary auxiliary equipment for tube granulation, approaches for process dimensioning and implementation of the granulation process into a continuous power plant process. In addition, the economic benefits of tube granulation are examined from the user’s perspective.
A continuous tube granulation process requires the following auxiliary systems to function: ash system, water feed system and flue gas system. Implementation of tube granulation system into a power plant process depends on the specific power plant but a general principle is that fly ash should be obtained to the granulator as fresh as possible and flue gas should be taken from the pressure side of a flue gas fan. Dimensioning of the process can be examined for example in terms of degree of filling and residence time in the granulator or in terms of granule drying. Determining the optimal dimensioning parameters requires pilot tests with the granulator. Voimalaitoksissa syntyy suuria määriä lentotuhkaa, josta iso osa päätyy jätteenä kaatopaikoille. Lentotuhkan kaatopaikkasijoitus on voimalaitoksille kallista mm. kiristyneen jäteverotuksen takia. Lentotuhkaa voidaan kuitenkin käyttää hyödyksi eri tarkoituksissa. Tuhkan hyödynnettävyyttä voidaan parantaa rakeistamalla, jolloin poistuu myös tuhkan pölyävyysongelma.
Työssä käsitellään uuden rakeistusmenetelmän, putkirakeistuksen, kaupallistamiseen liittyviä edellytyksiä. Putkirakeistusmenetelmä hyödyntää vettä, lentotuhkan sisältämää kalsiumoksidia sekä savukaasujen sisältämää hiilidioksidia ja lämpöenergiaa. Työssä selvitetään putkirakeistusjärjestelmään vaadittavat apulaitteet itse rakeistimen lisäksi, putkirakeistusprosessin mitoituksen lähtökohdat ja rakeistusprosessin liittäminen osaksi jatkuvaa voimalaitosprosessia. Lisäksi tarkastellaan putkirakeistuksen taloudellisia etuja käyttäjän näkökulmasta.
Jatkuva putkirakeistusprosessi tarvitsee toimiakseen apulaitteiden osalta tuhkajärjestelmän, vedensyöttöjärjestelmän ja savukaasujärjestelmän. Järjestelmän kytkeminen osaksi voimalaitosprosessia riippuu hyvin pitkälti kyseessä olevasta voimalaitoksesta, mutta lähtökohtaisesti tuhka tulisi saada rakeistimelle mahdollisimman tuoreena ja savukaasut tulisi ottaa savukaasupuhaltimen painepuolelta. Prosessin mitoitusta voidaan tarkastella mm. rakeistimen täyttöasteen ja viipymäajan perusteella tai rakeiden kuivumisen kannalta. Optimaalisten mitoitusparametrien selvittäminen vaatii kuitenkin testiajoja rakeistimella.
This Thesis deals with the prerequisites for commercialization of a new granulation technique, tube granulation. Tube granulation technique utilizes water, calcium oxide in fly ash plus carbon dioxide and heat from flue gas. This Thesis determines the necessary auxiliary equipment for tube granulation, approaches for process dimensioning and implementation of the granulation process into a continuous power plant process. In addition, the economic benefits of tube granulation are examined from the user’s perspective.
A continuous tube granulation process requires the following auxiliary systems to function: ash system, water feed system and flue gas system. Implementation of tube granulation system into a power plant process depends on the specific power plant but a general principle is that fly ash should be obtained to the granulator as fresh as possible and flue gas should be taken from the pressure side of a flue gas fan. Dimensioning of the process can be examined for example in terms of degree of filling and residence time in the granulator or in terms of granule drying. Determining the optimal dimensioning parameters requires pilot tests with the granulator.
Työssä käsitellään uuden rakeistusmenetelmän, putkirakeistuksen, kaupallistamiseen liittyviä edellytyksiä. Putkirakeistusmenetelmä hyödyntää vettä, lentotuhkan sisältämää kalsiumoksidia sekä savukaasujen sisältämää hiilidioksidia ja lämpöenergiaa. Työssä selvitetään putkirakeistusjärjestelmään vaadittavat apulaitteet itse rakeistimen lisäksi, putkirakeistusprosessin mitoituksen lähtökohdat ja rakeistusprosessin liittäminen osaksi jatkuvaa voimalaitosprosessia. Lisäksi tarkastellaan putkirakeistuksen taloudellisia etuja käyttäjän näkökulmasta.
Jatkuva putkirakeistusprosessi tarvitsee toimiakseen apulaitteiden osalta tuhkajärjestelmän, vedensyöttöjärjestelmän ja savukaasujärjestelmän. Järjestelmän kytkeminen osaksi voimalaitosprosessia riippuu hyvin pitkälti kyseessä olevasta voimalaitoksesta, mutta lähtökohtaisesti tuhka tulisi saada rakeistimelle mahdollisimman tuoreena ja savukaasut tulisi ottaa savukaasupuhaltimen painepuolelta. Prosessin mitoitusta voidaan tarkastella mm. rakeistimen täyttöasteen ja viipymäajan perusteella tai rakeiden kuivumisen kannalta. Optimaalisten mitoitusparametrien selvittäminen vaatii kuitenkin testiajoja rakeistimella.